[发明专利]一种基于多传感器信息融合的山地农业机器人避障系统

摘要

本发明公开了一种基于多传感器信息融合的山地农业机器人避障系统，主要包括视觉传感器模块、超声波传感器模块、红外传感器模块、数据融合模块和控制模块。各传感器模块的DSP处理器将各自采集的周围环境障碍物信息进行处理；数据融合模块的DSP处理器接收各个传感器模块处理后的障碍物信息并按特定的融合规则对其进行融合，融合后的数据传输给控制模块的ARM处理器；该ARM处理器进行行为决策和控制，通过控制执行器完成山地农业机器人避障。本系统通过应用多DSP处理器对多传感器信息进行并行处理，提高了数据处理速度，满足了避障实时性和精确性的要求，使该机器人避障更加灵活可靠。

主权项

一种基于多传感器信息融合的山地农业机器人避障系统，其特征在于：该系统包括视觉传感器模块(1)、超声波传感器模块(2)、红外传感器模块(3)、数据融合模块(4)和控制模块(5)；视觉传感器模块(1)为山地农业机器人进行避障提供障碍物的图像信息；超声波传感器模块(2)和红外传感器模块(3)为山地农业机器人进行避障提供障碍物的距离信息；数据融合模块(4)接收各个传感器模块传输来的障碍物信息进行数据融合，将数据按特定规则融合后传输给控制模块进行行为决策和控制；控制模块(5)通过控制执行器使山地农业机器人执行前进、后退、左右转向或制动动作，从而实现避障；所述的视觉传感器模块包括1个CCD摄像机、1个视频解码器、1个DSP图像处理器、外部存储器SDRAM、EEPROM、FLASH和外围电路，FLASH用来存储程序代码和启动代码，SDRAM为程序、数据存储器，EEPROM用于存储各种配置信息，CCD摄像机用于实时采集山地农业机器人前方道路的图像信息，并将其传输给视频解码器，视频解码器解码后将信息通过高速缓存区后传输给DSP图像处理器，DSP图像处理器处理后得到障碍物的图像信息，然后将障碍物图像信息传输给数据融合模块；所述的超声波传感器模块包括9个超声波传感器、1个温度传感器、1个DSP信号处理器和外围电路，9个超声波传感器分为三组，每组3个，分别等距放置在山地农业机器人正前方和左右两侧，来探测前方和左右两侧30～800cm的障碍物距离信息，DSP信号处理器接收9个超声波传感器采集的信号，并结合温度传感器采集的环境温度，将采集的信号转换成距离数据，然后将距离数据传输给数据融合模块；所述的红外传感器模块包括9个红外传感器、1个DSP信号处理器和外围电路，9个红外传感器分为三组，每组3个，分别等距放置在山地农业机器人的正前方和左右两侧，来探测前方和左右两侧3～60cm距离是否有障碍物，DSP信号处理器接收9个红外传感器采集的信号，并将采集的信号处理之后传输给数据融合模块，红外传感器探测距离比较短，可以弥补超声波传感器存在测距盲区的缺陷；所述的数据融合模块包括1个DSP信号处理器和外围电路，DSP信号处理器接收由视觉传感器模块、超声波传感器模块和红外传感器模块传输来的信息，按特定的融合规则进行数据融合，并将融合后的信息传输给控制模块进行行为决策和控制；所述的控制模块包括ARM处理器、控制电路和执行器，ARM处理器接收由数据融合模块传输来的信息，然后根据特定的判断规则进行行为决策和控制，通过控制执行器使山地农业机器人执行相应的前进、后退、左右转向或制动动作，从而实现避障。